CN105251412A - 溶液配比装置及方法 - Google Patents

Abstract

溶液配比装置及方法，属于溶液配比技术领域。本发明是为了解决现有市场上的溶液配比装置体积较为庞大、结构复杂，不便于清洁且获得的溶液浓度精度低的问题。本发明所述的溶液配比装置，由称重装置、控制器和进料设备构成，体积小，结构简单。在进料漏斗中设置齿轮作为进料控制结构，取代了传统的活塞，结构新颖，驱动方式简单，便于清洗。利用控制器控制齿轮的转动，提高溶液浓度的精度，达到进料精确的目的。本发明所述的溶液配比方法，数据处理过程简单，获得的溶液浓度精确。本发明所述的溶液配比装置及方法适用于溶液配比领域。

Description

溶液配比装置及方法

技术领域

本发明属于溶液配比技术领域。

背景技术

目前，用于精确溶液配比的装置中，多采用电机配合活塞的方式进行溶质的排出。但是，该种装置体积大、结构复杂，不便于清洁。同时，对加工制造水平要求高，不易保证其可靠性。另外，该种装置的精度也较低。

发明内容

本发明是为了解决现有市场上的溶液配比装置体积较为庞大、结构复杂，不便于清洁且获得的溶液浓度精度低的问题，现提供溶液配比装置及方法。

溶液配比装置，它包括：称重装置1、控制器2和至少一个进料设备，该进料设备包括：进料漏斗3和电机4；

称重装置1用于测量制作饮料的溶液的重量；称重装置1的质量信号输出端连接控制器2的质量信号输入端，控制器2的电机驱动信号输出端连接电机4的驱动信号输入端；

进料漏斗3的进料管3-2内设有齿轮3-1，该齿轮3-1的轴向与进料管3-2的长度方向垂直，进料管3-2的内壁横截面为矩形，且该矩形的一条边的长度与齿轮3-1的外径相等，该边相邻边的长度与齿轮3-1的长度相等，电机4用于驱动齿轮3-1转动；

控制器2包括以下单元：

信号采集单元：采集称重装置1获得的溶剂质量X，

溶质质量获得单元：根据溶剂质量X获得溶质质量G，所述溶质质量G的表达式如下：

$G=\frac{NX}{1-N},$

其中，N为待配比的溶液浓度，

电机旋转圈数获得单元：根据溶质质量G获得电机旋转圈数S，所述电机旋转圈数S的表达式如下：

$S=\frac{G}{a},$

其中，a为齿轮3-1每转一圈时，进料漏斗3流出溶质的质量，

电机驱动单元：根据电机旋转圈数S驱动电机旋转。

溶液配比方法，该方法是基于下述装置实现的，所述装置包括：至少一个进料设备，该进料设备包括：进料漏斗和电机；

进料漏斗的进料管内设有齿轮，该齿轮的轴向与进料管的长度方向垂直，进料管的内壁横截面为矩形，且该矩形的一条边的长度与齿轮的外径相等，该边相邻边的长度与齿轮的长度相等，电机用于驱动齿轮转动；

所述溶液配比方法包括以下步骤：

步骤一：称取待配比的溶剂质量X；

步骤二：根据溶剂质量X获得溶质质量G，所述溶质质量G的表达式如下：

$G=\frac{NX}{1-N},$

其中，N为待配比的溶液浓度；

步骤三：根据溶质质量G获得电机旋转圈数S，所述电机旋转圈数S的表达式如下：

$S=\frac{G}{a},$

其中，a为齿轮每转一圈时，进料漏斗流出溶质的质量；

步骤四：根据电机旋转圈数S驱动电机，电机带动齿轮旋转，使得溶质进入溶剂中，获得溶液。

本发明所述的溶液配比装置，由称重装置、控制器和进料设备构成，体积小，结构简单。在进料漏斗中设置齿轮作为进料控制结构，取代了传统的活塞，结构新颖，驱动方式简单，便于清洗。利用控制器控制齿轮的转动，提高溶液浓度的精度，达到进料精确的目的。

本发明所述的溶液配比方法，数据处理过程简单，获得的溶液浓度精确。

本发明所述的溶液配比装置及方法适用于溶液配比领域。

附图说明

图1为具体实施方式一中所述的溶液配比装置的整体结构示意图；

图2为具体实施方式一中所述的进料漏斗的结构示意图；

图3为具体实施方式六中所述的溶液配比方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的溶液配比装置，它包括：称重装置1、控制器2和至少一个进料设备，该进料设备包括：进料漏斗3和电机4；

称重装置1用于测量制作饮料的溶液的重量；称重装置1的质量信号输出端连接控制器2的质量信号输入端，控制器2的电机驱动信号输出端连接电机4的驱动信号输入端；

进料漏斗3的进料管3-2内设有齿轮3-1，该齿轮3-1的轴向与进料管3-2的长度方向垂直，进料管3-2的内壁横截面为矩形，且该矩形的一条边的长度与齿轮3-1的外径相等，该边相邻边的长度与齿轮3-1的长度相等，电机4用于驱动齿轮3-1转动；

控制器2包括以下单元：

信号采集单元：采集称重装置1获得的溶剂质量X，

溶质质量获得单元：根据溶剂质量X获得溶质质量G，所述溶质质量G的表达式如下：

$G=\frac{NX}{1-N},$

其中，N为待配比的溶液浓度，

电机旋转圈数获得单元：根据溶质质量G获得电机旋转圈数S，所述电机旋转圈数S的表达式如下：

$S=\frac{G}{a},$

其中，a为齿轮3-1每转一圈时，进料漏斗3流出溶质的质量，

电机驱动单元：根据电机旋转圈数S驱动电机旋转。

本实施方式中，称重装置1采集溶剂质量，经过控制器2内部工作单元的计算能够获得电机的转动圈数，然后通过驱动电机4旋转进而带动齿轮3-1转动，在齿轮3-1转动过程中，进料漏斗3中的固体添加料从齿轮缝隙中流入溶液中，最终完成溶液的配比。

采用传统活塞式进料方式中，当需要停止进料时，由于活塞结构的影响，必然会导致在活塞关闭过程中仍然有溶质流出，进而导致获得的溶液配比不准确。而本实施方式中采用齿轮方式控制进料量，由于齿轮相邻两齿之间距离远远小于活塞的运动区间距离，因此，当需要停止进料时，齿轮能够马上将进料口封闭，进而阻值溶质再进入溶剂中，提高了所配比溶液浓度的精度。

根据溶液的百分比浓度公式可知：

$N=\frac{G}{G+X}---\left(1\right)$

对上式进行如下整理：

NG+NX＝G(2)

G-GN＝NX(3)

G(1-N)＝NX(4)

$G=\frac{NX}{1-N}---\left(5\right)$

经过式(1)至式(5)的整理，就能够获得本实施方式中溶质质量G的表达式。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的溶液配比装置作进一步说明，本实施方式中，称重装置1为3KG的称重传感器。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的溶液配比装置作进一步说明，本实施方式中，控制器2为STC89C52单片机。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的溶液配比装置作进一步说明，本实施方式中，电机4为步进电机。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的溶液配比装置作进一步说明，本实施方式中，溶液配比装置采用220V转12V的开关电源供电。

具体实施方式六：参照图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的溶液配比方法，该方法是基于下述装置实现的，所述装置包括：至少一个进料设备，该进料设备包括：进料漏斗和电机；

进料漏斗的进料管内设有齿轮，该齿轮的轴向与进料管的长度方向垂直，进料管的内壁横截面为矩形，且该矩形的一条边的长度与齿轮的外径相等，该边相邻边的长度与齿轮的长度相等，电机用于驱动齿轮转动；

所述溶液配比方法包括以下步骤：

步骤一：称取待配比的溶剂质量X；

步骤二：根据溶剂质量X获得溶质质量G，所述溶质质量G的表达式如下：

$G=\frac{NX}{1-N},$

其中，N为待配比的溶液浓度；

步骤三：根据溶质质量G获得电机旋转圈数S，所述电机旋转圈数S的表达式如下：

$S=\frac{G}{a},$

其中，a为齿轮每转一圈时，进料漏斗流出溶质的质量；

步骤四：根据电机旋转圈数S驱动电机，电机带动齿轮旋转，使得溶质进入溶剂中，获得溶液。

Claims (6)

1.溶液配比装置，其特征在于，它包括：称重装置(1)、控制器(2)和至少一个进料设备，该进料设备包括：进料漏斗(3)和电机(4)；

称重装置(1)用于测量制作饮料的溶液的重量；称重装置(1)的质量信号输出端连接控制器(2)的质量信号输入端，控制器(2)的电机驱动信号输出端连接电机(4)的驱动信号输入端；

进料漏斗(3)的进料管(3-2)内设有齿轮(3-1)，该齿轮(3-1)的轴向与进料管(3-2)的长度方向垂直，进料管(3-2)的内壁横截面为矩形，且该矩形的一条边的长度与齿轮(3-1)的外径相等，该边相邻边的长度与齿轮(3-1)的长度相等，电机(4)用于驱动齿轮(3-1)转动；

控制器(2)包括以下单元：

信号采集单元：采集称重装置(1)获得的溶剂质量X，

溶质质量获得单元：根据溶剂质量X获得溶质质量G，所述溶质质量G的表达式如下：

$G=\frac{NX}{1-N},$

其中，N为待配比的溶液浓度，

电机旋转圈数获得单元：根据溶质质量G获得电机旋转圈数S，所述电机旋转圈数S的表达式如下：

$S=\frac{G}{a},$

其中，a为齿轮(3-1)每转一圈时，进料漏斗(3)流出溶质的质量，电机驱动单元：根据电机旋转圈数S驱动电机旋转。

2.根据权利要求1所述的溶液配比装置，其特征在于，称重装置(1)为3KG的称重传感器。

3.根据权利要求1所述的溶液配比装置，其特征在于，控制器(2)为STC89C52单片机。

4.根据权利要求1所述的溶液配比装置，其特征在于，电机(4)为步进电机。

5.根据权利要求1所述的溶液配比装置，其特征在于，溶液配比装置采用220V转12V的开关电源供电。

6.溶液配比方法，其特征在于，该方法是基于下述装置实现的，所述装置包括：至少一个进料设备，该进料设备包括：进料漏斗和电机；

进料漏斗的进料管内设有齿轮，该齿轮的轴向与进料管的长度方向垂直，进料管的内壁横截面为矩形，且该矩形的一条边的长度与齿轮的外径相等，该边相邻边的长度与齿轮的长度相等，电机用于驱动齿轮转动；

所述溶液配比方法包括以下步骤：

步骤一：称取待配比的溶剂质量X；

步骤二：根据溶剂质量X获得溶质质量G，所述溶质质量G的表达式如下：

$G=\frac{NX}{1-N},$

其中，N为待配比的溶液浓度；

步骤三：根据溶质质量G获得电机旋转圈数S，所述电机旋转圈数S的表达式如下：

$S=\frac{G}{a},$

其中，a为齿轮每转一圈时，进料漏斗流出溶质的质量；

步骤四：根据电机旋转圈数S驱动电机，电机带动齿轮旋转，使得溶质进入溶剂中，获得溶液。